Das Projekt "Verbrennbarkeit von HTC-Kohle aus Klärschlamm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Hydrothermale Karbonisierung (HTC) zur Behandlung von Klärschlamm im Sinne von Biochar/Sewchar" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TerraNova Energy GmbH durchgeführt. Durch die HTC von Klärschlamm sollen Schadstoffe abgebaut und ein hochwertiger Bodenhilfsstoff und Dünger hergestellt werden
Das Projekt "AVA cleanphos" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik (440), Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe (440f) durchgeführt. Das Verfahren AVA cleanphos bietet die Option, die vom Bundesministerium für Umwelt in der neuen Klärschlammverordnung geforderte Phosphor-Rückgewinnung zeitnah und kosten-effizient umzusetzen. Hierfür ist die Erprobung und technische Umsetzung des Säureaufschlussverfahrens in einer geschlossenen Prozesskette von der Herstellung der HTC-Kohlen bis hin zur Herstellung eines vermarktungsreifen Düngemittels erforderlich Im HTC-Prozess wird aus Klärschlamm ein Kohle slurry erzeugt. Der im Slurry enthaltene Feststoff(HTC-Kohle)enthält 99%des gesamten durch die Phosphateliminierung in der Abwasserreinigung im Klärschlamm festgelegten Phosphors. Durch sauren Aufschluss ('Acid Leaching') der HTC-Kohle in wässriger Suspension ('Slurry') bei pH kleiner als 2 kann das Orthophosphat aus den schwer löslichen Phosphatverbindungen herausgelöst und in die flüssige Phase überführt werden. Nach einer Fest-flüssig-Trennung durch Filtration, inklusive eines Spülschritts, liegt der enthaltene Orthophosphat-Phosphor ('PO4-P') zu größer als 90 % in der flüssigen Phase ('Leachwasser') vor. Durch Zugabe von geeigneten Calciumverbindungen kann der enthaltene PO4-P bei pH = 4 bis 8 als lösliche pflanzenverfügbare Calcium-Phosphat-Verbindung gefällt oder auskristallisiert werden. Das Calcium-Phosphat-Produkt kann direkt als Dünger oder zur Herstellung von höherwertigen Mineraldüngern in der Düngemittelindustrie gemäß etablierter Verfahren verwendet werden. Die Rückgewinnungsrate im gesamten Prozess liegt bei über80%.Gegenüber der Phosphor-Rücklösung aus Asche hat der AVA cleanphos Prozess zudem den Vorteil, dass der Phosphor in der HTC-Kohle nicht in einer Glas-Matrix gebunden ist und somit deutlich einfacher und kostengünstiger zurückgelöst werden kann. Zudem verbleiben die Schwermetalle bei der Rücklösung hauptsächlich in der HTC-Kohle was zu einem sehr reinen Phosphor-Produkt führt und dank der Einsparung eines entsprechenden Reinigungsschrittes zu einer weiteren Kostenreduktion führt. Im Rahmen des zu fördernden Projekts soll das Verfahren AVA cleanphos, nach erfolgreichen Laborversuchen, im halbtechnischen Maßstab pilotiert werden. Zu diesem Zweck soll eine entsprechende Pilotanlage detailliert geplant, aufgebaut und betrieben werden, so dass geeignete Apparate, technische und wirtschaftliche Lösungen evaluiert sowie der Einfluss verschiedener Prozessparameter, die Produktqualität sowie allgemeine Upscaling-Effekte bei der Übertragung vom Labormaßstab in den (halb-)technischen Maßstab untersucht werden können. Zudem sollen entsprechende Massen-und Energiebilanzen sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erstellt werden. In Versuchsreihen bei der Universität Hohenheim soll die Pflanzenverfügbarkeit der gefällten Calcium-Phosphat-Verbindungen nachgewiesen werden. Außerdem wird die Eignung der phosphor-reduzierten HTC Kohle für die Nutzung in Zementwerken bewertet. Das Projekt wird vom Fraunhofer ISC (Bereich IWKS)wissenschaftlich begleitet.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, biogene kommunale Reststoffe und Reststoffe aus der Bioökonomie für eine Nutzung als Energieträger und zur Produktion von Grundchemikalien zu erschließen. Der Kern hierbei ist die gekoppelte Erzeugung von phenol- und furanhaltigen Lösungen und einer für die Monoverbrennung geeigneten Kohle durch hydrothermale Umwandlung. Dieser integrierte Umwandlungsprozess ist ebenso neu wie die Nutzung der Reststoffe aus der Bioökonomie, die Monoverbrennung von HTC-Kohle und eine auf das Prozesswasser zugeschnittene Abtrenntechnik. Damit wird es möglich, aus den Reststoffen hochwertige grüne Produkte zu generieren. Diese können in weiteren Bereichen der Bioökonomie genutzt werden. Die Koppelung der Produktion führt zu wesentlichen ökonomischen wie ökologischen Vorteilen, da die Ausgangsstoffe besser ausgenutzt und bisherige Abfallströme einer Nutzung zugeführt werden. Ebenfalls erstmalig wird eine Monoverbrennungsanlage für diese Kohle neu errichtet, welche dezentralisierbar und komplett unabhängig von fossilen Energieträgern sind. Das DBFZ übernimmt die wissenschaftlichen Untersuchungen des angestrebten Verfahrens in der Theorie und im Labormaßstab. Dabei erfolgen, ausgehend von der Optimierung der Menge an abtrennbarem Phenol und Furan für den derzeitigen HTC-Prozess, die Übertragung der Technologie auf neuartige Edukte sowie die Maximierung der Chemikalienausbeute. Das gewonnene Know-how ist Basis für die Erstellung eines Gesamtkonzeptes und die Erprobung an der Demonstrationsanlage.
Das Projekt "Teilprojekt 2.5: HTC-Phosphorabscheidung / Trocknung HTC-Kohle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Hydrothermale Verfahren ermöglichen bereits heute die effiziente Umwandlung von Klärschlämmen und vergleichbaren biogenen Rohstoffen in feste Kohlenstoffträger. So können aus Klärschlamm und ähnlichen Stoffströmen HTC-Kohlen hergestellt werden, die für breite Anwendungen, etwa als Energieträger für die Energieversorgung und die energieintensive Industrie, geeignet sind. Darüber hinaus existieren bereits technische Lösungen für die HTC von Klärschlamm und Reststoffen aus der Landwirtschaft. Diese haben sich aufgrund von technischen Schwierigkeiten und einem hohen Komplexitätsgrad verbunden mit hohen Investitions- und Betriebskosten bisher nicht durchsetzen können. Ziel ist es daher, ein neues Konzept einer HTC-Anlage, welches aufgrund seiner deutlich verringerten Komplexität einen effizienten Betrieb bei geringen Investitionskosten erwarten lässt, bis zum Demonstrationsstadium zu entwickeln. Diese Demonstrationsanlage soll auch Erprobungsträger für die Phosphorrückgewinnung und eine Heißentwässerung sein. Des Weiteren wird angestrebt durch die Nutzung organischer Säuren die Phosphorfracht des Ausgangsstoffes zu mindestens 90 % in das Prozesswasser zu verschieben, sodass im Weiteren eine Gewinnung von phosphorreichen Produkten aus dem Prozesswasser, etwa durch eine Phosphatfällung möglich wird. Ziel ist die Steigerung der Phosphorrückgewinnungsrate auf über 90 %. Weiterhin soll zur entstehenden HTC-Anlage im Demonstrationsmaßstab eine koppelbare Lösung zur Heißentwässerung entwickelt werden. Diese Heißentwässerung soll Trockensubstanzgehalte der Kohle von über 65 % ermöglichen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: TUC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Metallurgie durchgeführt. Überschussenergie in Form von Strom aus regenerativer Produktion, der mit relativ geringer und variierender Verfügbarkeit anfällt, soll flexibel und hoch effizient in einem 'Power to Heat' Prozess wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden. Im Rahmen dieses Projektes soll ein existierendes Konzept im Detail weiterentwickelt, theoretisch validiert und mit Unternehmen der Stahlindustrie und des Anlagenbaus auf die Machbarkeit in der betrieblichen Praxis hin diskutiert werden. Dieses Konzept sieht vor, dass relativ kurzfristig anfallender überschüssiger Strom dazu genutzt wird, das im Abgas eines Hochofens enthaltene CO 2 mit Hilfe der umgekehrten Boudouard-Reaktion zu CO umzusetzen. Zu diesem Zweck wird eine Kohleschüttung in einem entsprechenden Reaktor (E-Power-Konverter) mit dem vorhandenen überschüssigen Strom auf Temperaturen größer als 1000 Grad Celsius aufgeheizt und das Abgas des Hochofens über diese Kohleschüttung geleitet werden. Durch die umgekehrte Boudouard-Reaktion wird das CO 2 zu einem hochwertigen, für die Einleitung in den Hochofen geeignetem Gas aufgewertet werden. Das Gas könnte aber auch in anderen Bereichen eines integrierten Hüttenwerkes verwendet werden. Bei fehlendem Überschussstrom wird der Hochofen in konventioneller Weise betrieben. Neben Kohle soll auch die Verwendung zusätzlicher Reststoffe wie Klärschlamm, hydrothermale Kohle und Bioreststoffe getestet werden. 1. Energetische Bilanzierung des Hochofenprozesses auf der Basis realer Betriebsdaten. 2. Massen- und Energiebilanz eines E-Power-Konverters auf der Basis realer Abgasmengen von Hochöfen. 3. Durchführung von Laborversuchen. 4. Identifikation wesentlicher Problemfelder bei einer großtechnischen Umsetzung. 5. Ermittlung der Potentiale verschiedener Brennstoffe inkl. von Bioreststoffen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie, Bereich Chemisch-Physikalische Verfahren (ITC-CPV) durchgeführt. Definierte Carbonisierungsprodukte aus Pyrolyse und HTC werden als Technik zur Verbesserung landwirtschaftlicher Böden erprobt. Durch den Vergleich ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften sollen Rückschlüsse auf den Zusammenhang zwischen Biokohlevariante und ihrem Beitrag zum Nährstoffhaushalt, Pflanzenertrag und Ökologie möglich werden. Der Einsatz von Gärresten, zum einen als Verkohlungssubstrat, zum anderen als Nährstoffkomponente, ermöglicht die Beurteilung von Synergien im Biomasse-Biokohle-Nutzungspfad. Anhand pyrolytischer Varianten wird die These der speziellen Wirkung von Biokohle hochporiger Ausgangssubstrate geprüft. Der Nutzen aus dem Aufwand für Bioaktivierung soll für den landwirtschaftlichen Anwenderrahmen bewertet werden. Aus der Erfolgsbilanz der Biokohlevarianten und der Erprobung in praxisnaher Feldanwendung sollen Mindeststandards für Biokohlen, z.B. hinsichtlich des Inkohlungsgrades, und Anwenderoptionen für die Landwirtschaft wie auch Biokohleproduktion abgeleitet werden. Lieferung von unterschiedlich kolonisierten HTC-Kohlen und pyrogener Biokohle aus 2 verschiedene Ausgangmaterialien (AVA-CO2 bzw. Swisschar). 2. Charakterisierung der Kohlen (KIT-ITC-CPV), 3. Bodenbeimischung der Kohlen im Freiland- und Gefäßversuch (LTZ) 4. Probenahme und Bodenanalysen hierzu (LTZ) 5. Chemische Analysen der Böden und wäßrigen Proben (KIT-ITC-CPV) 6. Emissionsmessung der Böden. 7. Ökologische und ökonomische Betrachtung (KIT-DFIU)
Das Projekt "Verbrennbarkeit von HTC-Kohle aus Mono-Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abfallwirtschaft GmbH Halle-Lochau durchgeführt. Ziel ist es, biogene kommunale Reststoffe und Reststoffe aus der Bioökonomie für eine Nutzung als Energieträger und zur Produktion von Grundchemikalien zu erschließen. Kern ist dabei die gekoppelte Erzeugung von phenol- und furanhaltige Lösungen und einer für die Monoverbrennung geeigneten Kohle durch Hydrothermale Umwandlung. Dieser integrierte Umwandlungsprozess ist ebenso neu wie die Nutzung der Reststoffe aus der Bioökonomie, die Monoverbrennung von HTC-Kohle und eine zugeschnittene Abtrenntechnik. Damit wird es möglich aus den Reststoffen hochwertige grüne Produkte zu generieren. Diese können in weiteren Bereichen der Bioökonomie genutzt werden. Die Kopplung der Produktion führt zu wesentlichen ökonomischen wie ökologischen Vorteilen, da die Ausgangsstoffe besser ausgenutzt werden und bisherige Abfallströme einer Nutzung zugeführt werden. Ebenfalls erstmalig wird eine Monoverbrennungsanlage für diese Kohle neu errichtet, die eine Wärmeversorgung komplett unabhängig von fossilen Energieträgern ermöglicht und dezentral einsetzbar ist. Die AWH übernimmt im Projekt folgende Aufgaben: den Versuchsbetrieb einer vorhandenen HTC-Demonstrationsanlage zur Optimierung der Kohlequalität bis zur Einsetzbarkeit in der Monoverbrennung, die Übertragung auf neue Edukte, Aufbau und Betrieb der Monoverbrennungsanlage, die Versorgung des Versuchsbetriebes der Monoverbrennungsanlage mit HTC-Kohle und die Bereitstellung der Prozesswässer zur Aufarbeitung für die Gewinnung der Grundchemikalien.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: UDE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Technologien der Metalle, Lehrstuhl Metallurgie der Eisen- und Stahlerzeugung durchgeführt. Überschussenergie in Form von Strom aus regenerativer Produktion, der mit relativ geringer und variierender Verfügbarkeit anfällt, soll flexibel und hoch effizient in einem 'Power to Heat' Prozess wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden. Im Rahmen des Projektes E-Power-Konverter soll ein existierendes Konzept im Detail weiterentwickelt, theoretisch validiert und mit Unternehmen der Stahlindustrie und des Anlagenbaus auf die Machbarkeit in der betrieblichen Praxis hin diskutiert werden. Dieses Konzept sieht vor, dass relativ kurzfristig anfallender überschüssiger Strom dazu genutzt wird, das im Abgas eines Hochofens enthaltene CO2 mit Hilfe der umgekehrten Boudouard-Reaktion zu CO umzusetzen. Zu diesem Zweck wird eine Kohleschüttung in einem entsprechenden Reaktor (E-Power-Konverter) mit dem vorhandenen überschüssigen Strom auf Temperaturen größer als 1000 Grad C aufgeheizt und das Abgas des Hochofens über diese Kohleschüttung geleitet. Durch die umgekehrte Boudouard Reaktion wird das CO2 zu einem hochwertigen, für die Einleitung in den Hochofen geeignetem Gas aufgewertet. Das Gas könnte auch in anderen Bereichen eines integrierten Hüttenwerkes verwendet werden. Bei fehlendem Überschussstrom wird der Hochofen in konventioneller Weise betrieben. Neben Kohle soll auch die Verwendung zusätzlicher Reststoffe wir Klärschlamm, hydrothermale Kohle und Bioreststoffe getestet werden. Hierzu wird auf Basis realer Betriebsdaten eine Massen- und Energiebilanz des Hochofenprozesses und des Hochofenprozesses in Kombination mit einem E-Power-Konverter aufgestellt. Im Rahmen von Laborversuchen werden wesentliche Problemfelder bei einer großtechnischen Umsetzung identifiziert.
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